网络原理 | TCP协议与UDP协议的报文格式

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端口号

UDP协议

TCP协议

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端口号

        端口号是一个整数，用来区分不同的进程。同一时刻，同一个机器，同一个协议，一个端口只能被一个进程绑定，但一个进程可以绑定多个端口号。 

端口号的划分：

        0-1023：知名端口号，HTTP，FTP，SSH等这些广为使用的应用层协议，它们的端口号都是固定的。

        1024-65535：操作系统动态分配的端口号。客户端程序的端口号，就是由操作系统从这个范围动态分配的。

知名的端口号：

        · ssh 服务器：使用 22 端口

        · ftp 服务器：使用 21 端口

        · telnet 服务器：使用 23 端口

        · http 服务器：使用 80 端口

        · https 服务器：使用 443 端口

UDP协议

下图为 UDP 报文格式

 但实际上，UDP的数据，如下图所示：

UDP 报头总共为 8 字节，是固定长度。报头中的四个字段，没有指定分隔符，通过固定长度来进行区分，每个字段 2 个字节。

UDP 报文的长度即报头长度 + 载荷长度。报文长度的单位是“字节”，比如报文长度是 1024，则整个 UDP 数据报的长度就是 1024 字节（包括 8 字节报头和 1016 字节数据）。UDP 报头中，UDP报文长度是使用 2 个字节来表示长度的，因此其最大值是 65535，即 64KB。

在UDP中，使用2个字节表示端口号，但其实有效范围在0-65535之间，如果使用超过这个范围的数来标识端口号（例如10w），就会在系统底层被“截断”。

检验和的作用

由于在网络传输中，非常容易出现错误，因此需要使用检验和来“发现”或者“纠正”这里的错误，通过在传输的数据中引入额外的信息（校验和）来发现/纠正错误。 

 UDP中，使用2个字节作为校验和。UDP使用简单有效的方案，类似于CRC校验和（循环冗余校验）来进行校验。

TCP协议

下图为 UDP 报文格式· 32位序号：本报文段数据的第一个字节的序号（用于数据排序和可靠性传输）

· 32位确认序号：期望收到的下一个报文段的序列号（仅在 ACK=1 时有效）

· 4位首部长度：此处的长度单位是 4 字节，而不是字节，4位首部长度，即说明TCP头部最大长度为 15 * 4 = 60 字节。

· 保留（6位）：保留字段，必须将其置为0.

· 6 位标志位：URG：紧急指针有效（高优先级数据，需立即处理）；ACK：确认号有效（建立连接后通常为 1）；PSH：要求接收方立即将数据提交给应用层（避免缓冲区延迟）；RST：重置连接（通常表示异常终止，如端口未打开）；SYN：同步序列号，用于建立连接（三次握手）；FIN：发送方数据发送完毕，请求关闭连接（四次挥手）。

· 窗口大小：接收方的接收窗口大小（用于流量控制，单位：字节）

· 检验和：校验首部和数据部分的完整性（计算时包含伪首部）。伪首部 包含源/目的 IP、协议号（TCP=6）、TCP 长度（用于防止 IP 层误传）

· 16位紧急指针：标识紧急数据的末尾位置（仅在 URG=1 时有效）

· 选项：可选字段（如 MSS、SACK、时间戳等），长度必须是 4 字节的整数倍